Итоги 2020 года: SSD-накопители

Время бурных перемен на рынке твердотельных накопителей закончилось ещё два года тому назад. Так что 2020 год обещал быть довольно предсказуемым и скучным. Но как будто этого было мало — в дополнение он оказался омрачён поразившей все сферы деятельности пандемией коронавируса и полным набором сопутствующих процессов: остановками производств, разрушением логистических цепочек, отменой выставок и анонсов новых продуктов, а также резкими переменами в настроениях пользователей и покупателей. В результате оказалось, что для итоговой статьи набирается не так уж и много яркого материала.

Впрочем, какие-то события всё-таки происходили несмотря ни на что: производители флеш-памяти понемногу оптимизировали технологические процессы; разработчики SSD нехотя запускали в продажу новые модели; цены в течение года успели попутешествовать и вверх, и вниз; а, кроме того, между основными игроками была заключена важная сделка, которая, несомненно, окажет влияние на всё, что будет происходить в дальнейшем. Всё это мы попытались систематизировать и изложить в настоящем материале.

⇡#Как 2020 год прошёл на рынке флеш-памяти

Общая ситуация на рынке NAND-памяти в последние годы практически не меняется. Лидером на нём уже много лет остаётся компания Samsung, стабильно удерживающая примерно треть этого рынка. Второе место занимает Kioxia (бывшая Toshiba) примерно с 20-процентной долей, а следом в табели о рангах идут Western Digital, SK Hynix, Micron и Intel. Китайские игроки, главным образом в лице YMTC, не оказывают заметного влияния, довольствуясь долей менее 1%, причём каких-то перспектив роста этой доли в свете нависшей над ними угрозы введения санкций особо и не просматривается.

Поскольку 2020 год получился довольно сложным, прогресс в развитии технологий NAND замедлился, и никаких заметных прорывов не произошло. Производители в первую очередь были сосредоточены на том, чтобы не допустить остановок конвейера, а во вторую — в срочном порядке перекраивали производственные планы в связи с незапланированным спадом спроса на флеш-память, снижая расходы на НИОКР, замедляя инновации и перенося наращивание плотности ячеек на лучшие времена.

Поэтому, с одной стороны, в январе прошлого года компании Western Digital и Kioxia успели представить новую разновидность флеш-памяти — BiCS5, а компания Micron в апреле заявила о начале перехода на новую архитектуру трёхмерной флеш-памяти c замещающим затвором (Replacement Gate). Но с другой стороны, все эти анонсы не возымели практически никакого влияния на рынок в прошедшем году и остались лишь формальными декларациями. В сложившихся условиях производители предпочли на время оставить эти технологии в состоянии опытных разработок, не заниматься перенастройкой оборудования и продолжить печатать чипы по уже освоенным техпроцессам.

Для полноты картины нужно пояснить, что упомянутое выше пятое поколение флеш-памяти Western Digital и Kioxia, известное под именем BiCS5, представляет собой 112-слойную 3D NAND. Изначально компании намеревались использовать эту архитектуру для выпуска 512-Гбит чипов TLC 3D NAND, начиная со второй половины прошлого года, а впоследствии добавить к ним ещё и 1-Тбит чипы TLC и 1,33-Тбит чипы QLC 3D NAND. Но по факту их главной продукцией в течение 2020 года так и осталась 96-слойная TLC 3D NAND четвёртого поколения (BiCS4). И это — довольно обидная задержка, так как, помимо роста плотности, BiCS5 обещала полуторакратное увеличение пропускной способности интерфейса — до 1,2 Гбит/с на контакт, что могло бы положительно сказаться на скорости выпущенных в конце года NVMe SSD с шиной PCIe 4.0×4. Но теперь о практических преимуществах BiCS5 в качестве флеш-памяти для высокопроизводительных SSD мы сможем узнать только в наступившем  году.

Точно так же и Micron: о начале массового производства 128-слойной TLC 3D NAND с использованием замещающего затвора было объявлено ещё в апреле, но по факту массовые продукты с такой памятью на рынок так и не поступили. И тоже очень жаль, потому что данная память представляет собой первую самостоятельную разработку инженеров Micron, которую они сделали независимо от Intel после распада партнёрства в 2019 году, — посмотреть на такое было бы очень любопытно. Тем более что в своей новой памяти четвёртого поколения Micron приняла решение отказаться от технологии плавающего затвора в пользу ловушки заряда, на которую ранее уже сделали ставку все производители, кроме Intel. И это, судя по всему, должно было стать залогом серьёзного изменения характеристик и роста быстродействия.

Более того, под конец года Micron и вовсе завела речь о том, что её 128-слойная память так и останется экспериментальным образцом, в то время как первой серийной памятью с замещающим затвором станет 176-слойная модификация, чипы которой будут собираться из двух совмещаемых в вертикальный стек кристаллов по 88 слоёв в каждом. Кроме того, в этом бутерброде запланировано использование фирменной технологии CMOS under Array (CuA), которая подразумевает размещение всей управляющей логики под слоями ячеек NAND. Предполагается, что первыми на рынок придут 512-гигабитные 176-слойные кристаллы TLC 3D NAND, которые вместе с увеличением плотности смогут поднять скорость интерфейса до впечатляющих 1,6 Гбит/с на контакт. Осталось только дождаться их появления на рынке.

На этом список заявлений о технологических прорывах отнюдь не заканчивается. На исходе года с анонсом собственной 176-слойной флеш-памяти выступила и компания SK Hynix. Этот корейский производитель разрабатывает устройства NAND самостоятельно, но придерживается в дизайне той же схемы, что и Micron. Память SK Hynix построена на ячейках с ловушкой заряда, составлена из двух смонтированных сквозными соединениями в вертикальный стек кристаллов с 88 слоями, а вся управляющая логика убрана под ячейки NAND по технологии Peri. Under Cell (PUC), аналогичной CuA. При этом ёмкость кристаллов обещана на уровне 512 Гбит или 1 Тбит при скорости интерфейса 1,6 Гбит/с на контакт.

Отсутствие в течение 2020 года реальных запусков массового производства более многослойной флеш-памяти означает, что основные поставки пришлись на  различные варианты полупроводниковых кристаллов с 92–96 слоями, отличающиеся особенностями архитектур тех или иных разработчиков.

Так, основу ассортимента Samsung составляла 3D V-NAND пятого поколения с 92 слоями. Шестое поколение памяти с 128 слоями, которое компания анонсировала ещё в 2019 году, в прошлом году засветилось лишь в единичном продукте — накопителе Samsung 980 PRO. Широкомасштабный же переход будет происходить, очевидно, только в наступившем году.

При этом сейчас южнокорейская компания занимается второй фазой расширения своего производства в Сиане (Китай), и очевидно, что наращивать выпуск продукции она будет, опираясь в первую очередь на него, а не на увеличение многослойности и плотности кристаллов 3D NAND. И этот план, похоже, чреват тем, что Samsung окончательно потеряет технологическое лидерство в разработках многослойной флеш-памяти. По крайней мере, переход на 176-слойный дизайн южнокорейский производитель запланировал лишь на конец 2021 года, то есть заметно позже Micron и SK Hynix.

Не торопятся проводить инновации и Kioxia вместе с Western Digital. 112-слойная память BiCS5, о которой уже было сказано выше, сможет полноценно прийти на рынок лишь во второй половине 2021 года. Сейчас же основная продукция компаний — 96-слойная память BiCS4. Однако эти компании по крайней мере задумываются о необходимости ускорить внедрение более прогрессивных технологий и даже приступили к строительству в Йоккаити (Япония) специальной фабрики Fab 7, где в 2022 году будет развёрнуто производство BiCS6 с 160 слоями.

Флеш-память с 96 слоями весь год поставляла и компания Micron. Речь здесь идёт о той памяти, которая была спроектирована совместно с Intel ещё два года назад и базируется на дизайне ячеек с плавающим затвором. Начать массовые поставки собственных разработок компания планирует во втором-третьем квартале наступившего года, причём речь идёт о том, что клиенты начнут сразу получать 176-слойную память с замещающим затвором. Кроме того, в отличие от прочих производителей Micron делает серьёзный упор не только на TLC-, но и на QLC-память. Поставки 96-слойных кристаллов Micron с четырёхбитовыми ячейками в 2020 году непрерывно росли, что позволяет назвать этого американского производителя вторым основным (после Intel) приверженцем такой разновидности флеш-памяти.

В итоге первенство по наращиванию плотности трёхмерной флеш-памяти в прошедшем году перехватила южнокорейская компания SK Hynix, которая к лидерам рынка NAND отнюдь не относится, располагая долей лишь порядка 11%. Тем не менее она смогла организовать довольно заметные поставки 128-слойных кристаллов. К концу 2020 года 128-слойная память занимала уже до 30% в её производстве, в то время как доля 96-слойной памяти сократилась до 70%. Любопытно, что никаких существенных инвестиций в расширение производственных мощностей SK Hynix при этом не планирует, полагая, что рынок флеш-памяти вряд ли будет как-то ощутимо расти в ближайшем будущем.

Довольно заметный рывок под конец года совершила и компания Intel, которая перепрыгнула в дизайне чипов NAND с 96 слоёв сразу до 144, причём, что характерно, единственной в отрасли продолжая использовать конструкцию ячеек с плавающим затвором. И хотя массовые поставки изделий на 144-слойной памяти компания начать в 2020 году всё-таки не успела, такие продукты должны появиться в самое ближайшее время: в качестве примера первой точки её внедрения можно привести накопитель Intel SSD 670p, который должен поступить в продажу уже в первом квартале. Причём, что характерно, речь идёт про 144-слойную четырёхбитовую QLC 3D NAND: о полном отказе от выпуска потребительских SSD, построенных на TLC 3D NAND, Intel официально объявила ещё в середине 2020 года.

Да и вообще, Intel, пожалуй, стала главным отраслевым ньюсмейкером. Ещё бы, ведь, помимо всего прочего, она приняла решение полностью избавиться от своего бизнеса по производству флеш-памяти, что в перспективе приведёт к сокращению числа крупных игроков и переделу рынка. И надо сказать, что такое решение трудно назвать неожиданным. После произошедшего пару лет назад разрыва партнёрства с Micron компания Intel превратилась в немного странноватого игрока на рынке NAND, который владеет сравнительно небольшой долей, колеблющейся у значения 10%, и при этом сосредоточен либо на накопителях для серверного сегмента, либо на QLC 3D NAND-моделях, либо и на том и на другом одновременно. Ощущение, что флеш-память постепенно становилась для Intel непрофильным бизнесом, который к тому же временами приносил убытки и предлагал довольно сомнительные перспективы, появилось уже давно, и, видимо, в том числе и у самой компании. Теперь же это чувство материализовалось в виде вполне конкретных и решительных шагов.

Покупателем активов Intel оказалась SK Hynix: о сделке было объявлено в октябре, и по её условиям корейской компании в собственность в два этапа перейдут все активы Intel, связанные с разработкой и производством как NAND-памяти, так и твердотельных накопителей на её основе. Сумма сделки составила $9 млрд, на первом этапе SK Hynix получит в собственность NAND-фабрику в Даляне (Китай), SSD-бизнес Intel и касающуюся его интеллектуальную собственность (например, дизайн контроллеров). Персонал, занятый на производстве NAND, и связанные с NAND патенты и разработки перейдут в управление SK Hynix на втором этапе — в 2025 году.

Благодаря заключённой сделке SK Hynix в перспективе станет вторым по величине производителем флеш-памяти, причём NAND-бизнес Intel должен хорошо подойти его новому хозяину. Перекрытие в типах продукции у SK Hynix и Intel крайне небольшое. В то время как корейский производитель ориентируется в первую очередь на мобильный сегмент, Intel — игрок серверного и корпоративного рынка. Поэтому объединённый бизнес действительно имеет хорошие перспективы и позволит SK Hynix существенно расширить своё влияние, обзаведясь контрактами с новыми крупными клиентами. Кроме того, полученная интеллектуальная собственность, вероятно, позволит SK Hynix улучшить присутствие, в частности, и в ПК-сегменте.

Во всей этой истории есть и ещё одна важная деталь. Всё, что касается фирменной памяти 3D XPoint и накопителей Optane на её основе, Intel оставляет полностью за собой. Очевидно, эту часть своего твердотельного бизнеса компания считает и перспективной, и нужной. Наверняка в значительной степени это связано с появлением DIMM-модулей Optane DC Persistent Memory, которые Intel пытается сделать неотъемлемой частью перспективных серверных платформ.

⇡#Что происходит с ценами, и чего ждать дальше

Рынок памяти (как DRAM, так и NAND), как и рынок твердотельных накопителей, — весьма конкурентные и динамичные сферы. Ситуация на них меняется непрерывно, причём она очень неустойчива и подвержена влиянию совершенно различных факторов. Год назад в аналогичном отчётном материале мы прогнозировали подорожание флеш-памяти и твердотельных накопителей как минимум на 10 процентов. Практика показала, что мы не ошибались, по крайней мере в начале 2020-го чипы NAND и накопители на их основе действительно заметно подорожали. Однако всё то, что произошло потом, стало, откровенно говоря, большим сюрпризом.

Пандемию коронавируса можно с полным правом отнести к форс-мажорным обстоятельствам, поэтому вряд ли кто-то станет упрекать нас в неправильных прогнозах. Причём особенно неожиданно, что влияние локдауна и карантинных мероприятий на рынок флеш-памяти и накопителей оказалось совсем не таким, как в случае прочих компьютерных комплектующих. Здесь коронавирус не привёл ни к снижению производства, ни к дефициту, ни к росту цен: всё сложилось ровно наоборот.

Причин несколько. В первую очередь предприятиям, где производится NAND, повезло с географическим положением. Такие фабрики сосредоточены в регионах юго-восточной Азии, которые оправились от эпидемических ударов быстрее остального мира. Кроме того, региональные власти почти в 100% случаев делали послабления для полупроводникового производства, и оно продолжало работать даже в условиях объявленного карантина. Это, кстати, выглядит вполне логичным: производство NAND-памяти высокоавтоматизировано, персонала в нём задействовано крайне мало, а технология требует поддержания полной стерильности на предприятиях и в мирных условиях — без каких-либо эпидемических угроз. А это значит, что в то время, как производители гаджетов и комплектующих были вынуждены останавливать заводы, флеш-память продолжала выпускаться в привычных объёмах.

Вторым фактором стало то, что в глобальном масштабе спрос на флеш-память снизился. Хотя переход всего мира на самоизоляцию и работу из дома вызвал рост продаж персональных компьютеров и заставил облачных провайдеров и стриминговые сервисы расширять мощности, в плане потребления флеш-памяти определяющим фактором стал резкий спад спроса на смартфоны и различные гаджеты для видеосъёмки. Обычно на eMMC/UFS-устройства в глобальном масштабе расходуется порядка 45% всей производимой флеш-памяти, и падение спроса в этом сегменте привело к тому, что производство флеш-памяти превысило её потребление, и цены начали снижаться уже со второй половины марта.

В результате примерно к августу-сентябрю стоимость устройств флеш-памяти вернулась к состоянию на начало года, а к концу года цена памяти дополнительно снизилась на величину от 15 до 20%. Эта тенденция, естественно, затронула и рынок твердотельных накопителей. Если говорить о долларовых ценах, которые не зависят от колебаний курсов национальных валют, то сейчас популярные SSD стоят примерно на четверть дешевле, чем год назад.

И теперь самое приятное известие: наметившаяся тенденция не должна развернуться и в наступившем году. Как минимум три производителя — Samsung, SK Hynix и Intel — собираются наращивать поставки флеш-памяти в первом квартале, поэтому перепроизводство будет усиливаться. Аналитики прогнозируют рост отгрузок NAND-памяти на 6% (в ёмкостном выражении), что должно будет понизить её среднюю цену на дополнительные 10–15% в течение января—марта.

Пропорционально снизится и стоимость твердотельных накопителей. Производство ноутбуков и настольных компьютеров в первом квартале, очевидно, сократится из-за недопоставок процессоров и видеокарт. При этом сборщики систем располагают значительными запасами SSD, оставшимися с прошлого года. Соответственно, спрос на клиентские накопители будет довольно слабым на фоне возрастающих поставок как 128-слойной TLC 3D NAND, так и QLC 3D NAND, которая начинает активно применяться в моделях SSD, рассчитанных на OEM-сегмент. Это позволяет ожидать, что через пару-тройку месяцев твердотельные накопители ведущих производителей будут продаваться на 10, а то и на 15% дешевле, чем сейчас.

Однако на пути снижения цен на SSD может возникнуть небольшое препятствие. На рынке сложился дефицит контроллеров для SSD, вызванный текущей перегрузкой производственных мощностей TSMC и UMC. В настоящее время ни Phison, ни Silicon Motion не могут полностью обеспечить своих клиентов необходимым количеством контроллеров. Поэтому снижение цен будет затрагивать главным образом ёмкие модификации SSD. Накопители же небольшой ёмкости в таких условиях могут дешеветь не столь заметно или даже оказаться в некотором дефиците.

Впрочем, скорее всего, эта проблема не станет серьёзной. По крайней мере, крупным производителям вертикально интегрированных накопителей, таким как Samsung, Micron или Western Digital, нехватка контроллеров точно не грозит. В основе своих SSD эти компании используют чипы собственного дизайна и либо изготавливают их самостоятельно, либо имеют постоянные долгосрочные контракты с производителями полупроводников, которые гарантируют бесперебойные поставки.

⇡#Новинки и тенденции

⇡#Накопители под PCI Express 4.0 готовятся к завоеванию рынка

Если говорить о рынке SSD в смысле конечных потребительских продуктов, то придётся признать, что 2020 год прошёл на нём ещё более скучно, чем на рынке флеш-памяти. Период бурного развития и прорывных инноваций в этой категории устройств давно прошёл, твердотельные накопители вошли в фазу планомерного и поступательного улучшения характеристик, а в прошлом году к тому же на всё происходящее наложилась пандемия коронавируса, из-за которой многие производители предпочли отложить выпуск запланированных новинок.

Ещё в начале года мы думали, что 2020-й станет периодом, когда твердотельные накопители начнут уверенную миграцию на использование интерфейса PCI Express 4.0, однако реальность оказалась такой, что PCIe 4.0 SSD так и остались редкими нишевыми продуктами. Какие-то обнадёживающие новости, касающиеся таких накопителей, пришли лишь ближе к самому концу года. Здесь уместным будет напомнить, что переход потребительских SSD на интерфейс PCIe 4.0 стартовал в середине 2019 года с выходом процессоров семейства AMD Ryzen 3000. В тот момент новую шину, позволяющую ускорить передачу данных вдвое, поддержал единственный разработчик контроллеров — Phison, который смог предложить чип E16,  переделанный из старого контроллера E12 и обладающий лишь формальной совместимостью с PCIe 4.0 при минимальном прогрессе в показателях реальной производительности.

Стоит понимать, что появление полноценных потребительских PCIe 4.0-решений жёстко привязано к переходу разработчиков контроллеров на новые техпроцессы. Чтобы обслуживать возрастающие скорости передачи данных, мощность контроллеров должна становиться выше. Но при сохранении допустимого для SSD энергопотребления и тепловыделения, это возможно лишь со сравнительно «тонкими» техпроцессами, вроде 14 нм FinFET или более современными, в то время как большинство PCIe 3.0-контроллеров производится по техпроцессам класса 28 нм. Поэтому разработка и производство контроллеров для PCIe 4.0-накопителей становится достаточно трудоёмкой задачей. Полностью решить её в 2020 году сумели лишь две компании — Samsung и Western Digital.

У Samsung появился 8-нм контроллер Elpis, в то время как Western Digital разработала и запустила в тираж 16-нм чипы WD_Black G2. Оба эти контроллера оказались действительно производительнее предшествующих решений, и благодаря им под конец года у Samsung и Western Digital появилось два интересных и перспективных PCIe 4.0-продукта — уже знакомые нашим читателям, внимательно следящим за обзорами SSD-накопителей, модели Samsung 980 PRO и WD Black SN850. Причём на этом этапе более быстродействующий SSD получился у американской компании, и это означает, что после нескольких лет лидерства Samsung утратила звание производителя лучших флагманских SSD для ПК. На данный момент самый быстрый твердотельный накопитель — это WD Black SN850.

Справедливости ради стоит отметить, что свои PCIe 4.0-решения нового поколения успели представить и тайваньские разработчики Phison и Silicon Motion. И хотя речь пока не идёт о полномасштабных массовых поставках, пробные партии свежих SSD на их основе уже поступили в продажу. У Phison появились улучшенный контроллер E18 и основанный на нём пилотный накопитель Sabrent Rocket 4 Plus — его уже сейчас можно приобрести на Amazon. Кроме того, на рынке уже некоторое время присутствует накопитель ADATA Gammix XPG S50 Lite на базе бюджетного контроллера SMI SM2267, который формально ориентирован на шину PCIe 4.0, но, в отличие от всех остальных контроллеров нового поколения, рассчитан на четырёхканальную работу с массивом флеш-памяти. К сожалению, такой режим не позволяет задействовать полную пропускную способность ускоренного интерфейса, поэтому к полноценным PCIe 4.0-решениям нового поколения накопитель ADATA, как и накопители на контроллере Phison E16, отнесён быть не может. Более же мощный восьмиканальный контроллер SMI SM2264 пока ещё находится на стадии валидации и на рынок прорваться не успел.

Зато в самое ближайшее время должны начаться поставки ещё одного интересного PCIe 4.0-продукта — накопителя ADATA Gammix XPG S70, в основе которого лежит контроллер Innogrit Rainer. Хотя до сих пор мы ничего не слышали о разработках фирмы Innogrit, в данном случае к новинке ADATA следует присмотреться очень внимательно. Дело в том, что Innogrit основали выходцы из Marvell, имеющие огромный опыт в разработке высокопроизводительных контроллеров SSD, которые нередко оказывались лучшими в своём классе решениями. Это, например, в середине прошлого года наглядно продемонстрировал Plextor M9P Plus, который стал самым быстрым потребительским накопителем для PCIe 3.0 благодаря микросхеме Marvell 88SS1092.

Учитывая сказанное, мы продолжим внимательно следить за новыми PCIe 4.0-накопителями для производительных ПК, и обзоры всех интересных новинок будут публиковаться на нашем сайте. Тем более что в ближайшее время востребованность таких решений заметно возрастёт. К настоящему моменту поддержка PCIe 4.0 есть уже не только в платформе AMD — этот интерфейс реализован и в новой мобильной платформе Intel Tiger Lake, что позволяет начать внедрение производительных накопителей и в современных ноутбуках. Кроме того, на март запланирован выход процессоров Rocket Lake, которые принесут поддержку шины PCIe 4.0 для твердотельных накопителей и в настольную платформу Intel. Иными словами, если 2020 год и не смог стать моментом широкомасштабного принятия нового интерфейса в потребительских системах хранения данных, то в наступившем году всё точно изменится.

Немаловажным фактором, который способен оказать позитивное влияние на скорость внедрения PCIe 4.0 SSD, станет минимальное отличие нового поколения накопителей от предшественников по цене — при том, что они действительно способны как заметно увеличить производительность типичных файловых операций, так и несколько снизить время загрузки приложений и игр. Но ещё более весомым аргументом в пользу перехода на PCIe 4.0 SSD должно стать появление таких накопителей в новых игровых консолях Sony и Microsoft. Это значит, что теперь игровые движки будут оптимизироваться с прицелом на быструю загрузку данных, и в конечном итоге это сделает такие накопители (не хуже, чем стоят в Xbox Series X и PlayStation 5) необходимым атрибутом любых игровых систем, таким, как сейчас являются, например, дискретные видеокарты. Более того, Microsoft уже взялась за перенос библиотек работы с накопителем с Xbox на ПК и планирует сделать специальный фреймворк DirectStorage частью DirectX.

⇡#Застой и уныние в лагере SATA

Совершенно неудивительно, что на таком фоне накопители с интерфейсом SATA становятся малоинтересными, и производители начинают уделять им всё меньше внимания. Фактически за весь 2020 год не произошло ни одного сколько-нибудь значимого анонса, связанного с SATA SSD. В старых моделях при необходимости лишь обновляется флеш-память, но это происходит без привлечения внимания, и поставки продолжаются как ни в чём не бывало. Например, в прошлом году такие процессы произошли с Crucial MX500 и Samsung 860 QVO (который теперь называется 870 QVO), а в начале этого года должен пройти через процедуру обновления памяти и Samsung 860 EVO. Но как-то особо заострять на этом внимание нет никакого смысла, по сути SATA SSD — это вчерашний день и никакого прогресса в этом сегменте нет.

То, что производители твердотельных накопителей наплевали на развитие моделей с интерфейсом SATA, вполне закономерно. Сегодняшние бюджетные NVMe-накопители заметно превосходят по характеристикам SATA SSD при том, что их стоимость практически сравнялась. Утратили SATA-модели и своё преимущество в ёмкости: 4-терабайтные SSD доступны сегодня и в M.2-исполнении. Поэтому не стоит удивляться тому, что некоторые производители начали даже сворачивать производство SATA-моделей, делая упор на более востребованные продукты для шины PCIe 3.0 или PCIe 4.0.

Однако не стоит думать и что SATA-накопители в ближайшее время полностью отомрут. Такое крайне маловероятно, скорее они займут место где-то рядом с жёсткими дисками и продолжат своё существование в качестве каких-то нишевых решений. Например, они наверняка будут ещё долго востребованы при модернизации старых систем.

⇡#QLC пока непопулярна, но всё изменится

Упоминания заслуживает и ещё одна тенденция 2020 года, вернее… её отсутствие. Накопители, построенные на базе четырёхбитовой флеш-памяти QLC 3D NAND, пока так и не смогли завоевать популярность. Первые варианты таких SSD появились ещё в 2018 году, но до сих пор их ассортимент состоит из единичных моделей, самыми заметными из которых остаются Samsung 860/870 QVO, Crucial P1 и Intel SSD 660p/665p. Как показала практика, смысла в использовании QLC 3D NAND в твердотельных накопителях не так много. Сравнимого с обеспечиваемым четырёхбитной памятью снижения себестоимости позволяет добиться и TLC 3D NAND при применении безбуферного дизайна и технологии HMB. При этом вариант на базе TLC 3D NAND окажется заведомо быстрее и надёжнее. Поэтому единственная веская причина, по которой SSD на базе QLC 3D NAND могут представлять интерес, — их более высокая ёмкость. Например, подавляющее большинство представленных на рынке 8-Тбайт SSD, особенно если говорить про накопители в форм-факторе M.2, построены на QLC 3D NAND, предлагающей более высокую плотность хранения данных.

Впрочем, ситуация с принятием четырёхбитной памяти может поменяться в наступившем году. По крайней мере, ставку на QLC 3D NAND собираются сделать некоторые OEM-производители компьютеров. Такая память уже доказала свою жизнеспособность, и сборщики систем, желающие уйти от механических жёстких дисков, могут в качестве альтернативы выбирать именно недорогие SSD на базе QLC 3D NAND.

Ещё одно место, где наверняка появится широкое разнообразие SSD с четырёхбитной памятью, — это площадка Aliexpress. Практически любые современные контроллеры для накопителей, в том числе и рассчитанные на работу с PCIe 4.0, позволяют использовать с ними и четырёхбитную память. Например, уже сейчас существуют такие экзотические накопители, как Sabrent Rocket Q4, где массивом QLC 3D NAND управляет PCIe 4.0-контроллер Phison E16. И такие сочетания компонентов открывают простор для махинаций китайских производителей, которые могут комбинировать производительные контроллеры с дешёвой четырёхбитной памятью, привлекая наивных покупателей заявлениями о поддержке современных интерфейсов.

⇡#3D XPoint всё дальше от энтузиастов

В 2015 году компания Intel представила новый тип энергонезависимой памяти — 3D XPoint, основанный на эффекте фазового перехода вещества, а в 2017 году на рынке появились первые накопители Optane, её использующие. Однако до настоящего времени продукты, построенные на 3D XPoint, так и не смогли завоевать популярность в потребительском сегменте из-за их высокой стоимости, несмотря на то, что накопители Optane обеспечивают весьма впечатляющую скорость случайных операций и не подвержены деградации производительности. Более того, в последнее время вокруг потребительских версий Optane воцарилась подозрительная тишина, из-за чего даже стало казаться, что Intel вообще решила сфокусироваться на продвижении таких накопителей исключительно в серверном сегменте.

Так, в конце прошлого года Intel анонсировала новые серверные накопители Optane SSD P5800X, с поддержкой PCIe 4.0 и основанные на более современной четырёхслойной памяти 3D XPoint, которые пришли на смену накопителям Optane SSD P4800X.

Но вместе с тем это обновление никоим образом не затронуло потребительские версии Optane SSD 905P, несмотря на то, что новая память и контроллер позволяют удвоить производительность и максимальные ёмкости,   утроить ресурс и снизить себестоимость. Таким образом, никаких революционных SSD на базе 3D XPoint нового поколения, ориентированных на ПК, пока не предвидится.

Вместо этого для пользователей ПК Intel пообещала в середине 2021 года выпустить серию гибридных накопителей Optane Memory H20, которая придёт на замену Optane Memory H10. Суть таких решений заключается в совмещении на одной M.2-плате кеширующей 3D XPoint  небольшого объёма и вместительного массива QLC 3D NAND. Например, в новых Optane Memory H20 на 32 Гбайт 3D XPoint будет приходиться 512 или 1024 Гбайт флеш-памяти. Однако в действительности такие решения не обладают ни высокой производительностью, ни удобством в использовании. Кешированием управляет программный драйвер Intel RST, который может работать в очень ограниченном подмножестве платформ, а массив флеш-памяти подключается в систему лишь по двум линиям PCIe 3.0. Кроме того, даже в новых моделях Optane Memory H20 производитель планирует ориентироваться на мобильные системы с процессорами Core U-серии. И судя по всему, распространяться такие гибридные накопители будут исключительно по OEM-каналам.

Стоит отметить, что и большинство прочих разработок, связанных с низколатентной флеш-памятью, о которых мы говорили в прошлые годы, на рынке высокопроизводительных десктопов и рабочих станций не прижились. Давно ничего не слышно про Samsung Z-SSD, хотя идея использования в накопителях для высокопроизводительных систем SLC 3D NAND казалась вполне здравой. Определённый прогресс затронул разве только вариант SLC 3D NAND компании Kioxia — XL-FLASH. С использованием этой памяти в прошлом году китайской компанией DapuStor был выпущен накопитель Haishen3-XL, ориентированный на центры обработки данных. Однако и эта разработка добраться до потребительского рынка шансов не имеет.

⇡#Заключение

Из всего сказанного нетрудно сделать вывод, что если не случится ничего экстраординарного, то главной тенденцией 2021 года на рынке SSD станет массовый приход в производительные персональные системы, которыми пользуются энтузиасты, NVMe-накопителей с интерфейсом PCIe 4.0. Поддержка PCIe 4.0 со стороны всех основных платформ, снижение цен и появление широкого и разнообразного ассортимента действительно быстрых моделей должны сделать своё дело.

На данный момент наилучшим решением нового поколения нам представляется WD Black SN850, однако сможет ли он со временем сделаться таким же популярным и распространённым, каким сейчас является Samsung 970 EVO Plus, пока спрогнозировать затруднительно.

Тем не менее нельзя не зафиксировать объективный факт: Samsung, долгое время являвшаяся безоговорочным лидером, начала постепенно сдавать свои позиции на рынке SSD. Сейчас её доля сократилась до 26,3%, в то время как два года назад она владела более чем третью рынка. А Western Digital, напротив, планомерно наращивает влияние — за те же два года её доля увеличилась примерно на треть. Таким образом, в скором времени мы даже можем стать свидетелями захватывающей б

Полный текст статьи читайте на 3DNews